[发明专利]一种二氧化锰激活过氧碳酸氢盐去除磺胺甲恶唑的方法

说明书

本发明属于污染处理技术领域，提供了一种二氧化锰的制备并激活过氧碳酸氢盐去除磺胺甲恶唑的方法。制备方法如下：将一水合硫酸锰和高锰酸钾溶解于去离子水中，得到一水合硫酸锰和高锰酸钾溶液；将一水合硫酸锰溶液滴加到高锰酸钾溶液中，得到棕色混合物并放入高压釜，再放入烘箱中高温处理；待高压釜冷却后，将沉淀物取出，用去离子水反复洗涤至上清液达到目标pH值；将得到的混合物抽滤，烘干，研磨过筛得到目标产物β‑MnO₂。将γ‑MnO₂及制备的β‑MnO₂应用于过氧碳酸氢盐的激活，并在pH＝8.5的条件下去除磺胺甲恶唑。本发明的优点是制备方法操作简单、成本低，在应用于磺胺甲恶唑的去除方面高效且所需各溶剂的用量少、浓度低，并可以克服传统高级氧化过程的pH限制。

技术领域

本发明属于污染处理技术领域，具体涉及一种过渡金属氧化物——二氧化锰激活过氧碳 酸氢盐去除磺胺甲恶唑的方法研究。

背景技术

磺胺类药物因为具有化学性质稳定、使用简便、抗菌谱广、价格低廉等特点而成为世界 上使用最广泛的兽用抗菌剂之一。由于废水处理厂对药物的不完全去除，它们大部分以原形 或者代谢物的形式进入到环境，是水生环境和土壤中常见的残留微污染物。残留药物易对环 境生态系统产生破坏，对微生物群落具有一定的毒性效应，甚至可以通过食物链富集，对人 体健康产生危害。磺胺甲恶唑是一种典型的磺胺类抗生素，因此，寻找一种高效方法去除环 境中残留的磺胺甲恶唑对环境中磺胺类抗生素的处理非常重要。

过氧化氢(H₂O₂)具有高活性氧含量，是一种广泛使用的氧化剂，用于去除水中的有毒 污染物，其单独使用时往往需要较高的浓度，且在没有活化剂的情况下氧化速率很慢。近年 来，随着高级氧化过程(AOP)的发展，基于H₂O₂的各种AOPs技术已被证明在实际应用中可有效处理处理各种废水，但其在应用特别是实际水体修复过程中仍存在严重的问题：(1)均相芬顿氧化法要求pH值在3左右，低于实际废水的pH值，调整pH值会增加运行成本， 且亚铁盐的加入会造成含铁污泥的产生，造成二次污染；(2)在高级氧化过程中，溶液的pH 可能会逐渐下降，导致催化剂的浸出和失活。因此，应寻找可以使H₂O₂-AOP效益提高的方 法。碳酸氢盐在地下水中的浓度为0.7-10mM不等，可提供pH缓冲能力以克服上述缺点。 最近，碳酸氢盐活化过氧化氢(BAP)系统因其在中性或微碱性条件下的强大氧化能力备受 关注，过氧碳酸氢根离子(HCO₄^-)是BAP系统中形成的反应物种其反应性比H₂O₂高100～500倍。BAP系统可根据目标产物的不同生成超氧自由基 (O₂^-·)，碳酸根自由基(CO₃^-·)等活性氧物种。单独的BAP过程需要的H₂O₂和NaHCO₃浓 度较高(分别为0.25-5.0mol/L，0.5-1mol/L)，需更高效地催化材料优化BAP系统参数。

过渡金属氧化物因其显著的活性被用作催化材料，在所有过渡金属氧化物中，MnO₂以其 丰富(广泛存在于各种地质环境，包括海床、土壤和沉积物、海洋和淡水)、成本低、表面积 大、活性位点多、高吸附能力和优异的氧化和催化活性受到广泛关注，MnO₂可分为多种晶型， 这种多态性源于其构建块MnO₆八面体的不同连接。其中，β-MnO₂具有一维隧道结构，介孔 含量较大；γ-MnO₂是土壤环境中最常见的MnO₂形式之一，孔体积较大，是催化氧化剂的代 表。深入研究其能否活化PMC产生CO₃^-·将为开发高效、经济的污染物治理提供有效的解决 方法。

因此，本发明选取磺胺甲恶唑为目标污染物，研究MnO₂-BAP系统对其的去除效率，并 对传统的BAP系统参数进行一定优化。